车道保持方法技术

本发明专利技术公开了一种本发明专利技术所述的车道保持方法，包括以下步骤：第一步、摄像头的安装：在车辆前风挡玻璃的上部中间位置处设置有摄像头，以便视野清楚广阔的监测到车道线的消失点，消失点即车道线在道路远方的交点；第二步、图像的标定：图像的采集和标定点的车体坐标和像素坐标的获取；标定参数获取；消失点坐标的获取；第三步、信号输出：第四步、方向盘角度修正：当转向电机收到摄像头输出的信号时，所述转向电机动作进行方向盘角度的修正，车辆回归到左、右车道线中间。本发明专利技术优点在于通过消失点来不断的进行距离计算，并与目标距离的对比判断，再输出相应的信号来实现车辆行驶方向自动修正的功能。

Lane keeping method

The invention discloses a method for maintaining the lane of the invention, including the following steps: the first step, the installation of the camera: a camera is arranged at the middle position of the upper part of the windshield glass to allow a clear and broad monitoring of the disappearance point of the lane line, and the vanishing point is the intersection point of the lane line in the distance of the road; The two step, image calibration: acquisition of image and the acquisition of body coordinates and pixel coordinates of the target point; calibration parameter acquisition; acquisition of disappearance point coordinates; third steps, signal output: fourth steps, steering wheel angle correction: when the steering motor receives the signal from the camera output, the steering motor moves the steering wheel. Angle correction, vehicle return to the middle of the left and right lane. The advantage of the invention is to calculate the distance continuously through the vanishing point, and judge the distance from the target, and then output the corresponding signal to realize the function of automatic vehicle driving direction correction.

【技术实现步骤摘要】
车道保持方法
本专利技术涉及汽车主动安全
，尤其是涉及一种车道保持方法。
技术介绍
随着人们对汽车主动安全要求的提高，车道偏离预警装置越来越多的应用在普通轿车上，利用车道偏离预警装置提醒、辅助驾驶员修正车辆行驶方向或自动修正车辆行驶方向已经成为减少交通事故的重要方法，尤其对于高速公路上行驶的车辆的交通事故的降低有很大的作用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种能够判断车辆是否偏离并进行行驶方向调整的车道保持方法。为实现上述目的，本专利技术可采取下述技术方案：本专利技术所述的车道保持方法，包括以下步骤：第一步、摄像头的安装：S1.1：在车辆前风挡玻璃的上部中间位置处设置有摄像头，以便视野清楚广阔的监测到车道线的消失点，消失点即车道线在道路远方的交点；第二步、图像的标定：S2.1：图像的采集：使用所述摄像头进行标定场地图片的采集，要求采集的所述标定场地图片中车道线清晰可辨；通过连续改变摄像头的俯仰角，采集不同俯仰角下的标定场地图片并进行编号，编号分别为：场景1.1、场景1.2、场景1.3、场景1.4、场景1.5、场景1.6、场景1.7和场景1.8；S2.2：标定点的车体坐标和像素坐标的获取（标定点即用于标定消失点坐标的点）：设从摄像机镜头引垂线与地面的交点为车体坐标系的坐标原点，车头前方水平方向为y轴正方向，水平垂直于所述y轴的为x轴，右边为正方向，车高方向为z轴，向上为正方向，从而构成车体坐标系；在画图软件中分别打开所述标定场地图片，将光标分别移动至每个标定场地图片中每个标定点的位置，在画图软件中读出每个所述标定点在二维坐标系中的像素坐标（x,y）并进行记录;定义第i个标定点的像素坐标为（xi,yi）,单位为pixel，与其对应的车体坐标系（即标定场地图片中的点在实物状态下的坐标）的车体坐标记为（Xi,Yi），单位为m；S2.3：标定参数获取：设当前的车体坐标系中任意点（X,Y,Z）在二维图像坐标系上的坐标（x,y），如果所述任意点（X,Y,Z）都在xy平面上，即Z为常数，则任意点（X,Y,Z）和像素坐标（x,y）的坐标满足下述公式：公式（1）；公式（2）；公式中，为所求的8个所求的未知系数；由公式（1）、公式（2）可知，若已知4个以上标定点的空间点坐标及其在图像上对应点的图像点坐标，用非线性最小二乘法拟合8个未知系数，从而确定所述空间点坐标和所述图像点坐标对应关系；基于各标定点在车体坐标系和图像坐标系中的坐标，使用Matlab软件采用最小二乘法拟合出公式（1）和公式（2）中的8个未知参数的值；S2.4：消失点坐标的获取：选取两条左、右对称的车道线，并将S2.2中获得的所述像素坐标进行线性拟合，得到所述左、右车道线（即公路上车辆的行驶辅助线）的方程公式,分别为：公式（3）；公式（4）；公式中为拟合参数；根据左车道线的方程公式（3）和右车道线的方程公式（4）求出两条直线的交点坐标，即为消失点坐标；第三步、信号输出：S3.1：标定完成之后，设定修正距离限值，即标定消失点坐标与实际消失点坐标之间的距离L（标定消失点坐标是一个标准值，实际消失点坐标是车辆实际行驶中计算出来值）；S3.2：当标定消失点坐标与实际消失点坐标的距离≥L时，摄像头输出脉冲或电压信号；第四步、方向盘角度修正：S4.1：当转向电机收到摄像头输出的所述脉冲或电压信号时，所述转向电机动作进行方向盘角度的修正；S4.2：当修正到标定消失点坐标与实际消失点坐标之间的距离＜L时，摄像头停止信号输出，角度修正停止，方向盘自动回位，车辆回归到左、右车道线中间。本专利技术优点在于通过消失点来不断的进行距离计算，并与目标距离的对比判断，再输出相应的信号来实现车辆行驶方向自动修正的功能。测距采用基于消失点的纵坐标进行坐标变换，且数据计算模型简单，信号处理及传输简单，提高了方向盘角度修正的反应速度；测距速度快、精度高。首先，通过摄像头拍摄道路前方的图像，并在图像中识别出左右两侧的车道线；然后，基于车载摄像头标定技术获取图像的坐标系和车道线的对应关系，从而计算出图像中的目标消失点坐标与标定消失点坐标的距离；最后，比较此距离与设定的修正距离限值，进而判断是否需要输出信号给方向盘的转向机构，并通过调整方向盘的角度修正车辆行驶的方向，实现车道保持的功能。本专利技术将完全解放用户的双手，在有车道线的道路上行驶时车辆可以自动进行行驶角度的修正，不需要频繁的人为调整车辆行驶的方向。附图说明图1是本专利技术标定场地的8个场景图。图2是图1中场景1.1的放大图。图3是图1中标定场地标定后的参数对应图。图4是本专利技术的流程图。具体实施方式如图1、2、3、4所示，本专利技术所述的车道保持方法，包括以下步骤：第一步、摄像头的安装和标定场地铺设：S1.1：在车辆前风挡玻璃的上部中间位置处安装有摄像头，以便视野清楚广阔的监测到车道线的消失点，消失点即车道线在道路远方的交点；选择水平的标定场地，将各标定物A按照图2进行放置。第二步、图像的标定：S2.1：图像的采集：使用所述摄像头进行标定场地图片的采集，要求采集的所述标定场地图片中车道线B清晰可辨；通过连续改变摄像头的俯仰角，采集不同俯仰角下的标定场地图片并进行编号，编号分别为：场景1.1、场景1.2、场景1.3、场景1.4、场景1.5、场景1.6、场景1.7和场景1.8；S2.2：标定点C的车体坐标和像素坐标的获取（标定点即用于标定消失点坐标的点）：设从摄像机镜头引垂线与地面的交点为车体坐标系的坐标原点，车头前方水平方向为y轴正方向，水平垂直于所述y轴的为x轴,右边为正方向，车高方向为z轴，向上为正方向，从而构成车体坐标系；在画图软件中分别打开所述标定场地图片，将光标分别移动至每个标定场地图片中每个标定点C的位置，在画图软件中读出每个所述标定点C在二维坐标系中的像素坐标（x,y）并进行记录;定义第i个标定点的像素坐标为（xi,yi）,单位为pixel，与其对应的车体坐标系（即标定场地图片中的标定点C在实物状态下的坐标）的车体坐标记为（Xi,Yi），单位为m，具体坐标数值见下表1（注：以中间位参考，左二为中间左侧第二列，左一为中间左侧第一列，右一为中间右侧第一列，右二为中间右侧第二列；标定物A坐标从上往下依次列入表中）；表1：S2.3：标定参数获取：设当前的车体坐标系中任意点（X,Y,Z）在二维图像坐标系上的坐标（x,y），如果所述任意点（X,Y,Z）都在xy平面上，即Z为常数，则任意点（X,Y,Z）和像素坐标（x,y）的坐标满足下述公式：公式（1）；公式（2）；公式中，为所求的8个所求的未知系数；由公式（1）、公式（2）可知，若已知4个以上标定点B的空间点坐标及其在图像上对应点的图像点坐标，用非线性最小二乘法拟合8个未知系数，从而确定所述空间点坐标和所述图像点坐标对应关系；基于各标定点B在车体坐标系和图像坐标系中的坐标，使用Matlab软件采用最小二乘法拟合出公式（1）和公式（2）中的8个未知参数的值，具体拟合计算出来的的数值见下表2；S2.4：消失点坐标的获取：选取两条左、右对称的车道线，并将S2.2中获得的所述像素坐标进行线性拟合，得到左、右车道线（即公路上车辆的行驶辅助线）的方程公式,分别为：公式（3）；公式（4）；公式中为拟合参数；根据左车道线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车道保持方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步、摄像头的安装：S1.1：在车辆前风挡玻璃的上部中间位置处设置有摄像头，以便视野清楚广阔的监测到车道线的消失点；第二步、图像的标定：S2.1：图像的采集：使用所述摄像头进行标定场地图片的采集，要求采集的所述标定场地图片中车道线清晰可辨；通过连续改变摄像头的俯仰角，采集不同俯仰角下的标定场地图片并进行编号，编号分别为：场景1.1、场景1.2、场景1.3、场景1.4、场景1.5、场景1.6、场景1.7和场景1.8；S2.2：标定点的车体坐标和像素坐标的获取：设从摄像机镜头引垂线与地面的交点为车体坐标系的坐标原点，车头前方水平方向为y轴正方向，水平垂直于所述y轴的为x轴,右边为所述x轴正方向，车高方向为z轴，向上为正方向，从而构成车体坐标系；在画图软件中分别打开所述标定场地图片，将光标分别移动至每个标定场地图片中每个标定点的位置，在画图软件中读出每个所述标定点在二维坐标系中的像素坐标（x,y）并进行记录;定义第i个标定点的像素坐标为（xi,yi）,单位为pixel，与其对应的所述车体坐标系的车体坐标记为（Xi,Yi），单位为m；S2.3：标定参数获取：设当前的车体坐标系中任意点（X,Y,Z）在二维图像坐标系上的坐标（x,y），如果所述任意点（X,Y,Z）都在xy平面上，即Z为常数，则任意点（X,Y,Z）和像素坐标（x,y）的坐标满足下述公式：...

【技术特征摘要】
1.一种车道保持方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步、摄像头的安装：S1.1：在车辆前风挡玻璃的上部中间位置处设置有摄像头，以便视野清楚广阔的监测到车道线的消失点；第二步、图像的标定：S2.1：图像的采集：使用所述摄像头进行标定场地图片的采集，要求采集的所述标定场地图片中车道线清晰可辨；通过连续改变摄像头的俯仰角，采集不同俯仰角下的标定场地图片并进行编号，编号分别为：场景1.1、场景1.2、场景1.3、场景1.4、场景1.5、场景1.6、场景1.7和场景1.8；S2.2：标定点的车体坐标和像素坐标的获取：设从摄像机镜头引垂线与地面的交点为车体坐标系的坐标原点，车头前方水平方向为y轴正方向，水平垂直于所述y轴的为x轴,右边为所述x轴正方向，车高方向为z轴，向上为正方向，从而构成车体坐标系；在画图软件中分别打开所述标定场地图片，将光标分别移动至每个标定场地图片中每个标定点的位置，在画图软件中读出每个所述标定点在二维坐标系中的像素坐标（x,y）并进行记录;定义第i个标定点的像素坐标为（xi,yi）,单位为pixel，与其对应的所述车体坐标系的车体坐标记为（Xi,Yi），单位为m；S2.3：标定参数获取：设当前的车体坐标系中任意点（X,Y,Z）在二维图像坐标系上的坐标（x,y），如果所述任意点（X,Y,Z）都在xy平面上，即Z为常数，则任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，曹文平，乔敏，李昆鹏，王光，李远，孙欢，唐马政，黄启慧，张强，王云涛，贾进超，张倩，蒋龙飞，姚鹏莉，
申请(专利权)人：郑州日产汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41